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当期目录

    2017年 第50卷 第3期 刊出日期:2017-02-01
      
    作物遗传育种·种质资源·分子遗传学
    重庆麦区小麦品种(系)抗条锈性评价与基因分析
    李北,徐琪,杨宇衡,王琪琳,曾庆东,吴建辉,穆京妹,黄丽丽,康振生,韩德俊
    中国农业科学. 2017, 50(3):  413-425.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2017.03.001
    摘要 ( 247 )   HTML ( 5 )   PDF (1087KB) ( 384 )   收藏
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    【目的】重庆是中国小麦条锈病流行体系中重要冬繁区,准确评价该地区小麦品种(系)对当前小麦条锈病流行小种的抗性和了解抗条锈基因在该区的分布状况,为小麦安全生产、品种合理布局及小麦抗条锈育种工作提供依据。【方法】从该区征集了18份当地主栽品种和89份高代品系材料,应用中国小麦条锈菌流行生理小种条中32(CYR32)、条中33(CYR33)、V26/G22-9和V26/CM42,在杨凌进行苗期分小种(CYR32、CYR33、V26/G22-9和V26/CM42)温室抗病性鉴定、并于2015年和2016年连续两年分别进行杨凌成株期条锈菌混合小种(CYR32、CYR33)人工接种病圃和天水自然诱发条锈菌病圃鉴定,根据苗期和田间成株期的抗病性鉴定结果对其进行抗病类型分类和评价;结合抗谱分析、参照单基因系材料的感病结果,及以Yr5Yr9Yr10 Yr15Yr17Yr18Yr26等7个已知抗条锈基因的标记分别进行的分子检测分析,推测小麦材料可能携带抗病基因。【结果】在107份参鉴材料中,苗期对CYR32与CYR33均表现免疫或者近免疫的品种(系)有57份,占53.27%;对CYR32、CYR33和V26/CM42均表现免疫或者近免疫的品种(系)只有11份,占10.28%;对CYR32、CYR33和V26/G22-9均表现免疫或者近免疫的品种(系)只有9份,占8.41%。综合评价,全生育期抗性的材料仅有8份,占7.48%;成株期抗病材料仅有9份,占8.41%;感病材料90份,占84.11%。分子检测表明,供试材料中21份可能含有Yr9,39份可能含有Yr26,17份可能含有Yr17,3份可能含有Yr18。其他材料中未检测到上述Yr基因(分子标记)的存在,其中没有发现可能含Yr5Yr10Yr15的材料。8份具有全生育期抗性的材料,未检测到上述Yr基因(分子标记)的存在,可能含有未检测到的其他抗病基因。【结论】重庆地区小麦品种(系)对小麦条锈菌当前流行小种的抗性整体水平较低,尤其是含Yr26的材料在育种中被广泛而单一地利用。建议利用多基因聚合育种等手段提高当地小麦品种的抗条锈性。
    陆地棉转录因子GhNAC7的克隆及功能分析
    郑学伟,SHAH Syed Tariq,范术丽,魏恒玲,庞朝友,李鸿彬,喻树迅
    中国农业科学. 2017, 50(3):  426-436.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2017.03.002
    摘要 ( 296 )   HTML ( 1 )   PDF (4529KB) ( 581 )   收藏
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    【【目的】从陆地棉中克隆GhNAC7,分析其结构和功能,研究其在棉花不同组织中以及叶片不同发育时期的表达量。并转入拟南芥进一步探究其在棉花叶片衰老过程中的作用。【方法】利用中国农业科学院棉花研究所棉花生物学国家重点实验室建立的棉花衰老叶片cDNA文库中的序列,获得1个含有NAM结构域的EST,使用Oligo 6.71设计引物,重新在陆地棉叶片cDNA中进行克隆。使用Gene Structure Display Server软件分析GhNAC7结构,使用在线工具PlantCARE分析启动子序列,利用在线工具GenScan进行氨基酸序列翻译。同时,利用拟南芥基因组数据库(TAIR)进行序列比对,选取得分较高的NAC家族基因,使用MEGA 6.06软件和GeneDoc软件进行进化树分析和氨基酸比对。以XbaⅠ和SacⅠ为酶切位点构建35S::GhNAC7-GFP融合表达载体,分析其在洋葱表皮细胞中的瞬时表达,进行亚细胞定位。利用实时荧光定量PCR技术分析GhNAC7在棉花不同组织、不同叶片发育时期以及在200 μmol·L-1 ABA调控下的表达量。通过构建pGhNAC7-GUS融合表达载体并转拟南芥,分析其启动子特异性。以EcoRⅠ和SalⅠ为酶切位点,利用pBI101和pBI121载体,分别构建融合表达载体并转拟南芥进行过表达分析。【结果】从陆地棉中成功克隆GhNAC7,其全长为1 064 bp,包含3个外显子,2个内含子。生物信息学分析结果表明,GhNAC7开放阅读框为834 bp,可编码277个氨基酸,其蛋白质分子量为31.35 kD,等电点为9.22。结构域分析表明其属于NAC转录因子的NAM亚家族,进化树分析显示GhNAC7与ANAC041、ANAC083同源性最高,其中,GhNAC7与ANAC083结构域位置均为17—58 aa。其启动子核心元件包含一系列与衰老、激素、胁迫相关的顺式作用元件。亚细胞定位表明其蛋白为核蛋白。组织特异性表明GhNAC7在真叶、子叶、花、花药和衰老真叶中均明显表达,其中在衰老的真叶中表达量最高。启动子特异性分析表明,其GUS活性在衰老的叶片中最强。在拟南芥中过表达该基因,转基因植株比野生型表现出明显的衰老症状。荧光定量PCR分析表明,ABA处理后6 h GhNAC7明显上调表达,并在48 h表达量达到最高,这表明ABA可调控GhNAC7表达从而调节棉花叶片衰老。【结论】GhNAC7可以促进棉花叶片衰老并受ABA的调控。
    基于荧光检测技术的多花黑麦草EST-SSR指纹图谱的构建
    刘欢,张新全,马啸,张瑞珍,何光武,潘玲,金梦雅
    中国农业科学. 2017, 50(3):  437-450.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2017.03.003
    摘要 ( 117 )   HTML ( 1 )   PDF (1798KB) ( 277 )   收藏
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    【目的】构建基于EST-SSR荧光标记的多花黑麦草(Lolium multiflorum Lam.)DNA指纹鉴定体系,为多花黑麦草品种鉴定提供高通量技术手段,为不同品种的合理应用提供参考依据,有效保护农民利益和育种权益。【方法】利用表型性状差异大的3个品种(特高Tetragold、长江2号ChangjiangNo.2和阿伯德Aubade),通过聚丙烯酰胺凝胶电泳从200对EST-SSR引物中筛选出扩增条带清晰、多态性好、扩增稳定的30对引物。在筛选出的每对引物5′端添加荧光标记FAM后,采用毛细管法通过DNA分析仪检测200个单株不同等位变异的扩增片段,从30对EST-SSR引物中筛选出25对扩增稳定的荧光引物,建立基于高通量荧光SSR标记的多花黑麦草品种鉴定体系。【结果】通过25对EST-SSR引物构建的DNA指纹图谱来进行10个多花黑麦草材料的品种鉴定。25对EST-SSR引物共检测到127个等位基因,等位变异扩增片段长度范围为51—249 bp,每对引物可检测到有效等位基因数为2—11个,特异等位基因最多可检测到11个(N101),平均每对引物4.00个;多态性位点的比率范围为33.33%—100.00%。平均PIC值为0.702,Shannon指数最大为3.322(N101),平均为1.929,基因多样性指数变幅为0.159—0.500,平均0.318,可鉴别的材料数为0—10个;其中14对特征引物在10个品种(系)上可检测出25个特异等位基因。综合来看,引物N101在200对引物中鉴别效率最高,可直接将10个多花黑麦草品种(系)区分开,在长江2号、赣选1号和川农2号上同时检测出特异等位基因。但由于多花黑麦草在品种间与品种内变异均较高,因此为鉴定更多材料,从25对引物中选择了6对扩增和检测效果较好的引物(N54、N101、N146、N151、N154、N156),6对引物可检测到的稳定等位基因数均不小于19个,在达伯瑞和邦德上最多可检测到22个等位基因。通过6对高效引物构建了10个多花黑麦草品种(系)的DNA指纹图谱,包括标准模式图、图谱代码和图谱QR编码。首次利用EST-SSR荧光标记毛细管电泳检测,为10个多花黑麦草材料分别构建了唯一的指纹代码和QR编码。【结论】利用6对高效引物构建了多花黑麦草SSR高通量鉴定体系,其中荧光引物N101多态性最高,可直接鉴别10个多花黑麦草品种(系)。
    耕作栽培·生理生化·农业信息技术
    南方稻麦轮作系统下小麦根系的三维分形特征
    陈信信,丁启朔,李毅念,薛金林,何瑞银
    中国农业科学. 2017, 50(3):  451-460.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2017.03.004
    摘要 ( 161 )   HTML ( 1 )   PDF (853KB) ( 372 )   收藏
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    【目的】根构型直接影响作物的水肥吸收,而定量根构型的相关指标多局限于二维分析,缺乏有效的3D分析指标。论文探讨计算分析根构型3D特征的指标与操作方法,用于定量稻麦轮作制不同耕作方式对小麦根构型的影响。【方法】使用自制的根构型数字化仪,测取田间小麦根系的真实空间拓扑数据,获得根系构型的空间坐标。然后运用Matlab编程实现小麦根构型拓扑数据的虚拟重构,令虚拟根系再现实体根系的空间拓扑。结合分形理论与软件的计算分析功能对虚拟根构型进行分形维计算,分别获取3D分形维数、3D分形丰度、2D分形维数、2D平面分形丰度和单株总根长5个特征指标,以此表达小麦根构型在不同年度、不同耕作方式处理下的时空动态。同时建立不同年度及耕作处理下单株总根长动态与根构型3D分形维数、3D分形丰度、2D分形维数、2D平面分形丰度间的相关关系。【结果】研究发现随着作物生长期的变化,不同年份及不同耕作处理下的小麦根构型指标都表现出稳定增长的趋势。不同之处在于2010—2011年度的小麦根构型指标平稳增长,而2011—2012年度的根系生长速率变化较为剧烈。对比两个年度间的小麦根构型指标发现,免耕和旋耕两种耕作方式对小麦根构型的影响效果相反,在2010—2011年度,旋耕处理方式下的根系指标优于免耕处理方式,而在2011—2012年度,免耕处理方式下的根构型指标表现更优。对于作物生长前期(0—98 d)而言,年度变化引起的根构型指标差异显著大于耕作处理引起的差异,在作物生长后期(98—112 d),年度变化和耕作处理方式对小麦根构型指标的影响较为相近。对比小麦根构型的3D分形维指标和平面分形维指标发现,3D分形维明显区别于平面分形维,这表明根系的三维分形是根构型的必要分析指标。在不同的年度与耕作措施下,单株小麦的总根长与3D分形维数、3D分形丰度、2D分形维数、2D分形丰度都满足指数模型,且显著相关,说明年度因素和耕作措施仅是影响模型的常量参数项。【结论】由计算机软硬件结合分形理论构建的田间小麦根构型的可视化和定量化分析手段是实现小麦根构型精确分析的保证,该分析过程真实再现了田间小麦根构型的时空动态。3D分形指标可以准确定量作物根构型真实的时空动态,在进行根系生长策略的选择及根土关系优化时需要考虑到田间作物根系的实际生长条件和耕作制度。
    免耕及深松耕对黄土高原地区春玉米和冬小麦产量及水分利用效率影响的整合分析
    魏欢欢,王仕稳,杨文稼,孙海妮,殷俐娜,邓西平
    中国农业科学. 2017, 50(3):  461-473.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2017.03.005
    摘要 ( 219 )   HTML ( 1 )   PDF (1538KB) ( 560 )   收藏
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    【目的】明确免耕、深松耕在黄土高原不同区域春玉米、冬小麦种植中的适用性和增产效果。【方法】通过文献检索共获得45篇大田试验文献和209组试验数据,采用整合分析方法(Meta-analysis),定量分析免耕、深松耕在黄土高原不同区域、不同年降雨量和不同年均温度下对春玉米、冬小麦产量和水分利用效率的影响特征。【结果】与常规耕作相比,在黄土高原北部和中部采用免耕能有效提高春玉米产量和水分利用效率10%以上;在年降雨量≤500 mm地区免耕春玉米的产量和水分利用效率增加最显著,分别增加13.4%和13.6%(P<0.05);在年均温度≤10℃地区免耕春玉米的产量和水分利用效率显著增加,分别增加7.6%和9.3%(P<0.05)。在黄土高原东南部和西北部采用深松耕都能显著提高冬小麦产量和水分利用效率;在年降雨量500—600 mm地区,采用深松耕的冬小麦产量和水分利用效率增加最显著,分别增加14.5%和12.2%(P<0.05);在不同年均温度地区,深松耕冬小麦的产量和水分利用效率均显著增加。在不同区域、不同年降雨量和不同年均温度下,采用深松耕的冬小麦产量和水分利用效率增加率均高于免耕。【结论】免耕、深松耕在黄土高原不同区域的适应性不同,在黄土高原中部和北部采用免耕更有利于提高春玉米产量和水分利用效率;在年降雨量≤500 mm地区和年均温度≤10℃地区采用免耕更有利于春玉米产量和水分利用效率的增加;在黄土高原东南部和西北部采用深松耕均有利于提高冬小麦产量和水分利用效率,且效果优于免耕。
    不同光谱植被指数反演冬小麦叶氮含量的敏感性研究
    张潇元,张立福,张霞,王树东,田静国,翟涌光
    中国农业科学. 2017, 50(3):  474-485.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2017.03.006
    摘要 ( 187 )   HTML ( 1 )   PDF (590KB) ( 395 )   收藏
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    【目的】氮素是作物生长发育过程中最重要的营养元素之一,研究叶氮含量反演的有效光谱指标设置,为应用高光谱植被指数反演作物叶氮含量,以及作物的实时监测与精确诊断提供重要依据。【方法】以冬小麦为例,选取涵盖冬小麦全生育期不同覆盖程度225组冠层光谱与叶氮含量数据,通过遥感方法建立模型,模拟了不同光谱指标,即中心波长、信噪比和波段宽度对定量模型的影响,通过模型精度评价指标决定系数(coefficient of determination,R2)、根均方差(root mean square error,RMSE)、平均绝对误差(mean absolute error,MAE)、平均相对误差(mean relative error,MRE)和显著性检验水平(P<0.01)确定最优模型及最佳指标,分析光谱指标对叶氮含量定量模型反演的敏感性和有效性。【结果】反演冬小麦叶氮含量的最佳植被指数为MTCI_B,与实测叶氮含量的相关性最好(R2=0.7674,RMSE=0.5511%,MAE=0.4625%,MRE=11.11个百分点,且P<0.01),对应的最佳指标为中心波长420 nm、508 nm和405 nm,波段宽度1 nm,信噪比大于70 DB;高覆盖状况反演的最优指数为RVIinf_rR2=0.6739,RMSE=0.2964%,MAE =0.2851%,MRE=6.44个百分点,且P<0.01),最优中心波长为826 nm和760 nm;低覆盖状况反演的最优指数为MTCI(R2=0.8252,RMSE=0.4032%,MAE=0.4408%,MRE=12.22个百分点,且P<0.01),最优中心波长为750 nm、693 nm和680 nm;应用最适于高低覆盖的植被指数RVIinf_r和MTCI构建的联合反演模型(R2=0.9286,RMSE=0.3416%,MAE=0.2988%,MRE  =7.16个百分点,且P<0.01),明显优于最佳单一指数MTCI_B;模拟Hyperion和HJ1A-HSI传感器数据,联合反演模型精度(R2为0.92—0.93,RMSE在0.37%—0.39%,MAE为0.285%左右,MRE约为7.00个百分点)明显优于单一植被指数反演精度(R2为0.79—0.81,RMSE为0.63%—0.66%,MAE为0.455%左右,MRE约为10.90个百分点)。【结论】利用高光谱植被指数可有效实现作物叶氮含量反演,作物叶氮含量定量反演对不同光谱指标—中心波长、信噪比和波段宽度,具有较强敏感性。应用多指数联合反演模型,可显著提高反演精度,并且联合反演模型在不同高光谱传感器下有一定普适性。
    植物保护
    诱集植物香根草对二化螟幼虫致死的作用机制
    鲁艳辉,高广春,郑许松,吕仲贤
    中国农业科学. 2017, 50(3):  486-495.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2017.03.007
    摘要 ( 101 )   HTML ( 1 )   PDF (493KB) ( 291 )   收藏
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    【目的】香根草(Vetiveria zizanioides)能够有效诱集水稻害虫二化螟(Chilo suppressalis)雌成虫在其上产卵,但孵化出的幼虫在香根草上不能完成生活史。本研究旨在明确香根草对二化螟幼虫致死的作用机制,为开发以香根草为基础的水稻螟虫可持续控制新技术提供理论依据。【方法】通过有机溶剂萃取和硅胶柱层析方法提取香根草有毒活性物质,并利用饲料混毒法测定各提取组分对二化螟3龄幼虫的生物活性,同时利用生物化学方法测定水稻和香根草中营养物质含量以及二化螟3龄幼虫取食水稻和香根草后体内相关解毒酶和消化酶的活性变化。【结果】香根草石油醚萃取物处理二化螟3龄幼虫9、12、15 d后,死亡率分别为38.89%、57.41%、85.19%,显著高于乙酸乙酯萃取物、正丁醇萃取物等其他提取组分处理二化螟幼虫后的死亡率。进一步从香根草石油醚萃取物中分离获得组分1(Fr1)和组分5(Fr5),对二化螟3龄幼虫的具有较高毒性,以0.05 g·mL-1浓度混入人工饲料饲喂3 d后死亡率分别为85.00%和67.67%,说明香根草中含有对二化螟幼虫具有致死作用的有毒活性物质。香根草中总蛋白、纤维素、总糖、氨基酸等营养物质含量分别为9.45 μg、1.61%、1.45%、4.00%,均显著低于水稻中相应营养物质含量,其中水稻中蛋氨酸含量是香根草中的7.0倍。而香根草中单宁含量则显著高于水稻中的含量,是水稻中的1.31倍。此外,二化螟取食水稻和香根草3 d后,取食香根草的3龄幼虫体内蛋白酶、淀粉酶、海藻糖酶和蔗糖酶等消化酶的活性显著低于取食水稻幼虫体内相应消化酶的活性;6 d后,取食香根草的3龄幼虫体内细胞色素P450酶活性显著低于取食水稻的幼虫;9 d后,取食香根草的3龄幼虫体内羧酸酯酶CarE的活性显著低于取食水稻的幼虫。与取食水稻的3龄幼虫相比,取食香根草的幼虫体内谷胱甘肽硫转移酶GSTs的活性也有所降低,但是两者在统计学上没有显著差异。【结论】香根草作为二化螟的致死型诱集植物,对二化螟幼虫的致死作用主要表现在两方面:一是香根草中含有对二化螟幼虫具有致死作用的有毒活性物质,这些物质通过抑制幼虫体内解毒酶CarE和P450酶的活性,使幼虫逐渐丧失解毒代谢能力,最终死亡;二是香根草相对水稻营养物质匮乏,二化螟幼虫取食香根草后营养不均衡,从而影响体内消化酶活性,造成消化功能紊乱,影响其正常生理活动,最终死亡。
    氟啶虫胺腈亚致死浓度对桃蚜生长和繁殖的影响
    王泽华,范佳敏,陈金翠,宫亚军,魏书军
    中国农业科学. 2017, 50(3):  496-503.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2017.03.008
    摘要 ( 95 )   HTML ( 1 )   PDF (397KB) ( 323 )   收藏
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    【目的】氟啶虫胺腈属第4代新烟碱类药剂,研究旨在探讨氟啶虫胺腈亚致死浓度对F0(当代)及F1(第1代)桃蚜(Myzus persicae)生长发育和繁殖的影响,为氟啶虫胺腈的合理使用提供理论依据。【方法】氟啶虫胺腈对桃蚜的亚致死剂量采用波特喷雾塔法确定,将琼脂铺于玻璃培养皿底部,再将新鲜油菜叶片背面向上铺在琼脂上。挑取15头成蚜至油菜叶片上,置于波特喷雾塔下喷雾,药剂设置7个浓度,处理48 h后检查桃蚜死亡情况,采用POLO-Plus10.0软件计算LC10和LC25。采用建立生命表的方法评估氟啶虫胺腈亚致死剂量对桃蚜生长发育和繁殖的影响。评估药剂对F0代桃蚜的影响时,分别以LC10和LC25喷施成蚜,48 h后将成蚜移至未着药叶片,单头饲养直至死亡。评估药剂对F1代桃蚜的影响时,以LC10和LC25处理成蚜,48 h后将成蚜移至未着药叶片待其产蚜,24 h后随机选取初产若蚜单头饲养直至死亡,记录蚜虫存活及繁殖情况。采用SPSS 16.0软件分析若蚜发育历期、成蚜寿命、单雌产蚜量及生命表参数差异显著性。【结果】根据室内生物测定结果,氟啶虫胺腈对桃蚜成蚜48 h的LC10和LC25分别为0.012和0.041 mg·L-1。亚致死浓度的氟啶虫胺腈显著降低了F0和F1代桃蚜成蚜寿命、单雌产蚜量和产蚜历期,并表现为随药剂浓度增加,成蚜寿命、产蚜历期缩短,单雌产蚜量降低。LC10和LC25浓度处理F0代桃蚜后,成蚜寿命分别为20.89和15.47 d,均显著低于对照的25.41 d;单雌产蚜量分别为56.51和27.33头,显著低于对照的71.02头;产蚜历期分别为20.74和14.37 d,显著低于对照的25.27 d;F1代成蚜寿命分别为14.80和9.76 d,产蚜历期分别为12.03和8.59 d,单雌产蚜量分别为46.20和28.23头。与对照相比,LC10浓度的氟啶虫胺腈处理显著延长了F1代1龄若蚜的发育历期(1.73和2.21 d),LC25浓度的氟啶虫胺腈处理显著延长了2龄若蚜的发育历期(1.43和1.58 d),其余龄期及整个若蚜期发育历期与对照相比均无显著差异。生命表参数分析表明,氟啶虫胺腈LC10和LC25浓度处理后桃蚜净增殖率R0与对照相比显著降低,R0分别为47.15、24.55和64.47。【结论】亚致死剂量的氟啶虫胺腈能够显著抑制F0及F1代桃蚜的寿命和繁殖力。
    茶尺蠖信息素结合蛋白PBP2的基因克隆、原核表达及其结合功能
    冯一璐,傅晓斌,吴帆,崔宏春,李红亮
    中国农业科学. 2017, 50(3):  504-512.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2017.03.009
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    【目的】茶尺蠖(Ectropis obliqua)是中国茶区主要的鳞翅目害虫,其幼虫暴食性常给茶园带来巨大损失。鳞翅目昆虫雌雄个体间普遍存在着性信息素通讯环节,而茶尺蠖性信息素识别途径一直鲜有报道。论文旨在通过对茶尺蠖性信息素识别过程中的结合蛋白基因进行鉴定和功能研究,为茶尺蠖性信息素化学通讯和嗅觉信息识别传递机制提供理论依据。【方法】利用RT-PCR技术对从雄虫触角转录组数据中首次鉴定和发现的一个茶尺蠖信息素结合蛋白基因(pheromone-binding protein, PBP)2 (EoblPBP2)进行全长cDNA序列克隆(GenBank登录号为KX421383)后,将该基因与pET32a载体连接构建表达载体。随后向导入pET32a/EoblPBP2表达质粒的大肠杆菌BL21(DE3)中对其表达载体加入终浓度1 mmol·L-1的IPTG进行蛋白的诱导表达,进一步利用镍NTA琼脂糖凝胶柱和含有咪唑的上清缓冲液分离目的蛋白,以PBS缓冲液作为透析液纯化得到高浓度重组蛋白。最后通过荧光竞争法,利用N-苯基-1-萘胺(N-phenyl-1-naphthylamine,1-NPN)作为荧光报告子以放大荧光信号,随后向重组蛋白与1-NPN混合体系中分别加入(Z, Z, Z)-3, 6, 9-十八碳三烯以及10种测试气味后经过分子荧光光度计扫描得到相对荧光值,计算各配基的解离常数KD,研究重组蛋白与茶尺蠖性信息素和茶树挥发物的生理功能。【结果】EoblPBP2全长为492 bp,编码了163个氨基酸,蛋白相对分子质量为15.9 kD,等电点为4.983,具有保守的6个半胱氨酸,根据分子进化树分析其应归属于昆虫PBPs家族。结合功能结果显示,10种测试气味均能将1-NPN与茶尺蠖EoblPBP2重组蛋白的混合体系于420 nm处的相对荧光值降至50%以下。其中β-紫罗兰酮、邻苯二甲酸二丁酯、苯乙醛、癸醛和反-2-癸烯醛等5种茶树挥发物质与EoblPBP2重组蛋白的结合能力较强,解离常数KD分别为7.923、14.830、30.368、28.068和27.597 μmol·L-1。而性信息素成分之一的(Z, Z, Z)-3, 6, 9-十八碳三烯与EoblPBP2的解离常数KD仅为172.591 μmol·L-1,仅小于苯甲醇的解离常数KD 230.880 μmol·L-1,而远远大于上述5种气味物质。表明EoblPBP2重组蛋白具有茶尺蠖性信息素成分((Z, Z, Z)-3, 6, 9-十八碳三烯)和植物挥发物质广谱结合能力,而其与性信息素的亲和力弱于大部分测试植物挥发物。【结论】EoblPBP2能与包括性信息素成分在内的多种植物挥发物结合,可能是一种具备特殊复合功能的信息素结合蛋白,可用之进一步研究茶尺蠖的性信息素识别和传递途径。
    土壤肥料·节水灌溉·农业生态环境
    低钾胁迫对甘薯块根淀粉理化特性的影响及其基因型差异
    唐忠厚,张爱君,陈晓光,靳容,刘明,李洪民,丁艳锋
    中国农业科学. 2017, 50(3):  513-525.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2017.03.010
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    【目的】甘薯[Ipomoea batatas(L.) Lam]属块根类淀粉作物,同时也是较典型“喜钾”作物,而甘薯种植区土壤缺钾十分普遍。同时,甘薯块根淀粉用途与其理化特性密切相关,因此,必须加强研究钾缺乏对甘薯块根淀粉理化特性的影响。【方法】选用3个不同钾效率型甘薯徐薯32(耐低钾与钾高效型)、徐薯18(中间型)与宁紫薯1号(不耐低钾与钾低效型)为材料,利用1980年设置的长期肥料定位试验田低钾(LK,氮磷处理)与正常钾水平(CK,氮磷钾处理)两处理,分析甘薯块根淀粉粒径大小与分布、热焓特性、糊化特性、吸湿性及膨胀力等特征指标差异。【结果】与正常钾相比,低钾胁迫改变甘薯块根中直链淀粉、支链淀粉、总磷、总脂肪和氮等主要组分,不同钾效率型甘薯间变化存在差异。甘薯淀粉粒径存在≤2.50 μm、2.50—5.00 μm和5.00—30.00 μm等明显的3峰分布,低钾胁迫下淀粉粒径及其分布均发生变化,淀粉平均粒径降低,其中在体积分布中,徐薯32平均粒径减幅最小,宁紫薯1号降幅达显著水平(P<0.05),表面积与数目分布中差异不显著,而不同粒径的百分比、平均粒径与峰值(数目分布中无峰值)均有不同的变化,且这些变化在不同品种间也存在差异。淀粉糊化过程中的起始温度(T0)、峰值温度(Tp)和热焓值(ΔH)普遍低于正常钾供应处理的相应指标,尤其宁紫薯1号在3个热特征值上的差异均达显著水平,其差异幅度大于徐薯32,3个甘薯品种最高粘度值、崩解值均明显下降,徐薯18与宁紫薯1号的最低粘度值、最终粘度值受低钾影响显著上升,而徐薯32的表现则相反。块根淀粉吸湿性均不同程度降低,徐薯18与宁紫薯1号降低达显著水平(P<0.05),徐薯32淀粉吸湿性变化较小,但其吸湿性值最高。淀粉膨胀力不同程度上升,宁紫薯1号增幅达显著水平(P<0.05),徐薯32淀粉颗粒膨胀力较高,受低钾胁迫影响效应小。相关分析表明,甘薯淀粉主要理化指标间密切相关,低钾胁迫改变甘薯块根淀粉组分及颗粒粒径大小,是导致不同程度影响甘薯块根淀粉的糊化特性、热特性等理化特性的主要因素。【结论】钾是影响甘薯块根淀粉理化特性的重要元素,低钾胁迫对甘薯块根淀粉组分及其品质理化特性产生较明显影响,不同钾效率型甘薯块根淀粉特性对低钾胁迫响应不同。
    渠井用水比例对土壤脱盐与地下水化学特征的影响
    李平,Magzum Nurolla,梁志杰,黄仲冬,齐学斌
    中国农业科学. 2017, 50(3):  526-536.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2017.03.011
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    【目的】通过研究华北典型井渠结合灌区不同用水模式对区域土壤盐分分布、根层土壤脱盐、地下水化学特征的影响,探讨华北井渠结合灌区适宜的渠井用水比例。【方法】2013—2015年在人民胜利渠灌区选择西三干渠控制范围为典型区域,监测控制范围内降水量、地表水灌溉量、地下水灌溉量、0—100 cm土层土壤含盐量、地下水矿化度,分析不同用水模式对根层土壤盐分洗脱、地下水化学特征的影响。【结果】2013—2015年一支渠、二支渠、三支渠渠井用水比例分别介于0.72—1.03、2.50—2.63、0.65—1.26之间;2013—2015年冬小麦苗期,不同用水模式下0—100 cm土层土壤盐分垂向分布均表现为上高、中低、下高,尤其是0—20 cm土层土壤盐分表聚明显;2013—2015年冬小麦苗期一支渠控制范围内0—20 cm根层土壤盐分均值大于0.32 mS·cm-1面积分别占到控制范围的60.38%、25.99%、41.16%,二支渠控制范围内0—20 cm根层土壤盐分均值大于0.32 mS·cm-1面积分别占到控制范围的59.61%、0.94%、8.81%,三支渠控制范围内0—20 cm根层土壤盐分均值大于0.32 mS·cm-1面积分别占到控制范围的84.40%、41.87%、52.49%,表明渠井用水比例与支渠控制范围内表层土壤含盐量大于0.32 mS·cm-1的面积呈负相关;对比2013年同期,2014年典型区内0—20 cm土壤脱盐率介于15.61%—25.85%,2015年典型区内0—20 cm土壤脱盐率介于13.33%—23.15%;不同渠井用水比例典型区域地下水水化学特征均表现为:地下水中阳离子由枯水期钙钠型转化为平水期的钠钙型,平水期地下水水文化学相具有强烈的碱化趋势,特别是平水期二支渠地下水溶解性总固体增幅分别为一支渠、三支渠1.23、3.48倍,表明较大渠井用水比例地表水灌溉驱动了根层土壤脱盐,增加了地下水中可溶性盐分浓度;对比2014年平水期,2015年同期一支渠、二支渠和三支渠控制范围地下水钠吸附比分别降低了23.58%、36.82%和55.47%,且区域地下水钠吸附比均低于18分级值。【结论】综合2013—2015年0—100 cm土层土壤脱盐率、地下水化学特征变化,在华北典型井渠结合灌区采用较大的渠井用水比例可以促进耕层土壤的脱盐、抑制土壤盐分表聚,同时短期内改善地下水环境。
    园艺
    苹果异三聚体G蛋白α亚基基因MdGPA1的克隆及功能鉴定
    李睿,安建平,由春香,王小非,郝玉金
    中国农业科学. 2017, 50(3):  537-544.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2017.03.012
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    【目的】异三聚体G蛋白(Heterotrimeric G protein)作为植物生物体内重要的信号转导分子,在感受外界环境刺激、参与植物抗逆反应和跨膜信号转导等方面发挥着重要作用。克隆异三聚体G蛋白α亚基基因MdGPA1,并在烟草中过量表达MdGPA1,对其进行生物学功能鉴定和生理指标分析,为多年生木本植物响应环境因子信号转导过程中的分子机理研究提供参考。【方法】本研究以‘嘎拉’苹果(Malus × domestica ‘Royal Gala’)为研究试材,利用同源序列比对和PCR技术,克隆获得MdGPA1。使用MEGA5.0构建GPA1物种间系统进化树;利用qRT-PCR方法检测该基因在苹果受非生物胁迫诱导表达及组织特异性表达情况。构建MdGPA1植物过表达载体,通过农杆菌介导法转化烟草叶片,比较干旱胁迫条件下野生型和转基因株系的表型与生理指标,验证MdGPA1在植物干旱胁迫条件下的生物学功能。【结果】克隆得到苹果异三聚体G蛋白α亚基基因MdGPA1(基因序列号:MDP0000881842),该基因长为1 173 bp,编码390个氨基酸。进化树分析表明MdGPA1与白梨PbGPA1亲缘关系最近,同源性最高。基因表达分析显示MdGPA1主要在叶片中表达,在根系中的表达量次之,在茎和果实中的表达量较低。定量分析表明,该基因参与干旱、低温和盐等非生物逆境胁迫响应,在150 mmol·L-1NaCl、150 mmol·L-1甘露醇、10% PEG和4℃胁迫条件下表达量明显下调,在5% H2O2胁迫处理下表达量明显上调。在烟草中过量表达MdGPA1,发现MdGPA1转基因烟草表现出对干旱敏感的表型特征,其叶片鲜重、叶绿素含量以及脯氨酸含量明显低于野生型烟草。在地下部,MdGPA1转基因烟草同样表现出对干旱敏感的表型特征;其根系形态相比于野生型较小,干重也明显低于野生型。【结论】MdGPA1参与了植物感受外界环境刺激的过程,对干旱、低温和盐等非生物逆境胁迫都存在着不同程度的响应。在烟草中异源表达MdGPA1后,提高了烟草对干旱的敏感性,转基因烟草表现出不耐干旱的表型,受干旱胁迫比野生型烟草更为严重,说明MdGPA1在响应植物抗旱胁迫中起着负调控作用。
    ‘早酥’和‘南果梨’16个部位多酚物质组成及含量分析
    张小双,郑迎春,曹玉芬,田路明,董星光,张莹,齐丹,霍宏亮
    中国农业科学. 2017, 50(3):  545-555.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2017.03.013
    摘要 ( 111 )   HTML ( 1 )   PDF (986KB) ( 264 )   收藏
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    【目的】通过对脆肉型梨品种‘早酥’和软肉型梨品种‘南果梨’16个部位多酚物质种类和含量的分析,揭示梨品种不同器官或组织内多酚物质组成及含量,以期找到提取多酚物质的最佳部位,为梨多酚物质的利用提供依据。【方法】以‘早酥’梨和‘南果梨’为试材,采用超高效液相色谱法测定其16个部位多酚物质的组成和含量。以熊果苷、没食子酸、原儿茶酸、新绿原酸、原花青素B1、DL-儿茶素、绿原酸、隐绿原酸、咖啡酸、原花青素B2、丁香酸、表儿茶素、原花青素C1、洋藓素、P-香豆酸、槲皮素-阿拉伯-葡糖苷、反式阿魏酸、芦丁、槲皮素-3-半乳糖苷、槲皮素-3-葡糖苷、木犀草-7-O-葡糖苷、异绿原酸B、莰菲醇-3-O-芸香糖苷、槲皮素-阿拉伯糖苷、异绿原酸A、水仙苷、异鼠李素-3-O-半乳糖苷、异鼠李素-3-O-葡糖苷、根皮苷、白藜芦醇、肉桂酸、二水槲皮素、根皮素、芹菜素和山奈黄酮醇35种多酚化合物标准品,对‘早酥’梨和‘南果梨’16个部位进行多酚的定量和定性分析。【结果】‘早酥’梨共检测到23种多酚物质,包括简单酚类2种,苯甲烯类1种,咖啡酰奎宁酸类5种,黄烷醇类5种,黄酮醇类9种和二氢查耳酮类1种;‘南果梨’共检测到21种多酚物质,包括简单酚类2种,酚酸类1种,苯甲烯类1种,咖啡酰奎宁酸类4种,黄烷醇类4种和黄酮醇类9种。‘早酥’梨16个部位以幼嫩叶片多酚含量最高,为93.82 mg·g-1,果肉多酚含量最低,为0.63 mg·g-1;熊果苷和绿原酸为各部位所共有,除果肉外,其他部位含量最高的多酚均是熊果苷,为0.08—64.86 mg·g-1;所检测到的6大类多酚中,每类含量最高的依次为熊果苷、丁香酸、绿原酸、表儿茶素、木犀草-7-O-葡糖苷和根皮苷,分别为403.5、0.04、79.83、16.16、9.07和0.13 mg·g-1;成熟叶柄所测酚种类最多为14种,木质部所测酚种类最少为3种。‘南果梨’16个部位以幼嫩叶片多酚含量最高,为104.04 mg·g-1,种子含量最低,为2.66 mg·g-1;熊果苷和绿原酸为各部位共有,除果肉和果心外,其他部位含量最高的多酚均为熊果苷,为0.87—51.75 mg·g-1;所检测到的6大类多酚中,每类含量最高的依次为熊果苷、原儿茶酸、表儿茶素、丁香酸、绿原酸、表儿茶素和木犀草-7-O-葡糖苷,分别为357.29、0.01、0.08、122.15、12.89和4.87 mg·g-1;成熟叶柄和果皮所测酚种类最多,为13种;果心所测酚种类最少,为3种。‘早酥’梨和‘南果梨’多酚含量最高的部位均为幼嫩叶片,果皮所测酚比果肉所测酚的组成及含量更丰富,花柄所测酚含量高于花,韧皮部所测酚种类和含量均高于木质部。【结论】‘早酥’梨和‘南果梨’所测酚中熊果苷和绿原酸为16个部位共有,且熊果苷是总含量最高的多酚;除根皮苷和原儿茶酸外,其他所测酚种类相同,幼嫩叶片多酚物质组成及含量均较丰富,可作为多酚提取资源进行开发利用。
    贮藏·保鲜·加工
    小麦制粉产品稳定碳、氮同位素组成特征
    刘宏艳,郭波莉,魏帅,姜涛,张森燊,魏益民
    中国农业科学. 2017, 50(3):  556-563.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2017.03.014
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    【目的】小麦制粉产品稳定同位素指纹相对于全粒粉是否存在分馏效应,这些产品能否用于小麦的产地溯源,以及利用稳定同位素是否能实现对小麦制粉产品来源地的鉴别还不清楚。系统分析全麦粉及各制粉产品中碳、氮同位素在地域间、基因型间的差异,揭示小麦制粉产品碳、氮同位素的组成特征及相关性,为小麦及其制品产地溯源提供理论与技术支撑。【方法】2014年将3个不同基因型小麦品种(邯6172、衡5229和周麦16),种植于河北石家庄赵县、陕西杨凌区和河南省新乡辉县。每个地域3个小区,每小区面积10 m2,试验田按照当地小麦品种区域试验管理。2015年收获期于3个地域共采集27份小麦样品,小麦籽粒粉碎制得全麦粉;同时将小麦籽粒加工制粉,得到面粉、次粉和麸皮。利用元素分析-同位素比率质谱仪(EA-IRMS)测定全麦粉及制粉产品(麸皮、次粉和面粉)中的稳定碳、氮同位素。结合单因素方差分析及Duncan多重比较分析解析碳、氮同位素在不同地域、不同基因型以及不同制粉产品间的差异,结合皮尔逊相关分析及线性回归分析,解析不同种类样品碳、氮同位素的相关性。【结果】不同地域来源全麦粉及制粉产品中碳、氮同位素均有显著差异(P<0.05),碳同位素在地域间变化趋势为杨凌>辉县>赵县,氮同位素在地域间变化趋势为辉县>赵县>杨凌;全麦粉、麸皮和面粉中碳同位素及各类产品中氮同位素在基因型间均无显著差异,次粉中碳同位素在邯6172和衡5229之间有显著差异;碳同位素在全麦粉和不同制粉产品间存在显著差异(P<0.05),面粉对13C略显富集,次粉和麸皮相对贫化13C,而氮同位素在四类产品间无显著差异;全麦粉和各制粉产品碳、氮同位素相互之间均呈极显著相关关系(P<0.01)。【结论】碳同位素在小麦不同制粉产品间有显著差异,氮同位素在小麦不同制粉产品间无显著差异,不同制粉产品与小麦全麦粉中碳、氮同位素呈极显著相关关系;全麦粉及制粉产品中碳、氮同位素具有显著的地域特征,可用于小麦及其制粉产品的产地溯源。
    pH对肌原纤维蛋白及其热诱导凝胶非共价键作用力与结构的影响
    张兴,杨玉玲,马云,王静宇
    中国农业科学. 2017, 50(3):  564-573.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2017.03.015
    摘要 ( 103 )   HTML ( 1 )   PDF (1274KB) ( 291 )   收藏
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    【目的】研究pH对鸡肉肌原纤维蛋白热诱导凝胶非共价键作用力和结构的影响,揭示凝胶非共价键作用力与结构之间的关系。【方法】活AA鸡宰杀,提取鸡胸肉肌原纤维蛋白,配制不同pH(5.0、5.5、6.0、6.5、7.0)的肌原纤维蛋白溶液并制成热诱导凝胶,运用Zeta电位仪测定肌原纤维蛋白凝胶分子表面的电位值来表征静电相互作用;利用拉曼光谱仪测定肌原纤维蛋白凝胶I760/I1003反映疏水相互作用变化,I850/I830反映凝胶氢键变化,并通过分析酰胺带I最大峰的波数计算蛋白和凝胶的二级结构含量;用粒度仪测定肌原纤维蛋白粒径大小和分布情况;用扫描电镜观察凝胶微观结构。【结果】pH由7.0降至5.0,肌原纤维蛋白热诱导凝胶的Zeta电位值从-17.87显著变化到-0.263(P<0.05),表明肌原纤维蛋白凝胶分子表面所带负电荷急剧减少,静电斥力显著减弱;归一化强度I760/I1003比值由0.86逐渐增大到0.927,表明肌原纤维蛋白中色氨酸包埋程度增加,凝胶分子间的疏水相互作用增强;归一化强度I850/I830比值从1.039减小至0.987,表明肌原纤维蛋白酪氨酸残基苯环上-OH与水分子生成的氢键逐渐减少、与蛋白质上其他基团生成的氢键逐渐增加,即蛋白分子间的氢键作用增强,蛋白与水的作用减弱。pH由7.0降至6.5,肌原纤维蛋白热诱导凝胶的α-螺旋含量从59.96%降低到55.24%(P<0.05),β-折叠含量从15.83%显著增加到19.44%(P<0.05),β-转角和无规则卷曲含量都显著增加(P<0.05);pH 在6.5—6.0时,各种结构含量变化都不显著(P>0.05);pH 在6.0—5.0时,肌原纤维蛋白热诱导凝胶的α-螺旋含量从51.61%降低到16.76%(P<0.05),β-折叠含量从22.23%显著增加到48.93%(P<0.05),β-转角和无规则卷曲含量都显著增加(P<0.05)。随着pH降低,肌原纤维蛋白α-螺旋的含量逐渐降低,而β-折叠、β-转角和无规则卷曲含量都显著增加(P<0.05)。pH 在7.0—5.0时,肌原纤维蛋白粒径大小逐渐增大,D10从13.4 μm上升到48.4 μm,D50从38 μm上升到253 μm,D90从236 μm上升到805 μm。pH 7.0时形成的凝胶微观结构有序,孔径最大;随着pH减小,凝胶微观结构有序程度降低,孔径变小;pH 5.0时形成的凝胶微观结构无序、孔径最小。pH与凝胶静电相互作用、疏水相互作用极显著负相关(P<0.01),与氢键、α-螺旋含量显著正相关(P<0.05),与β-折叠含量显著负相关(P<0.05),这表明pH显著影响静电斥力、疏水相互作用、分子间氢键和二级结构含量。静电相互作用、疏水相互作用、氢键与蛋白凝胶二级结构都显著相关(P<0.05),表明非共价键作用力显著影响二级结构。【结论】肌原纤维蛋白凝胶非共价键作用力、二级结构和微观结构与pH密切相关;pH从7.0降到5.0,静电斥力减小、疏水相互作用增大、分子间氢键增大,是α-螺旋含量减小、β-折叠含量增多以及凝胶微观结构变得无序、孔径减小的原因。
    畜牧·兽医·资源昆虫
    胞壁酰二肽对体外奶牛乳腺上皮细胞生长及胞内NOD2 mRNA表达的影响
    徐丹丹,王建发,张旭,刘东宇,许小楠,王乐,陈嘉,单旭菲,王晓雅,武瑞,杨彬
    中国农业科学. 2017, 50(3):  574-581.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2017.03.016
    摘要 ( 100 )   HTML ( 1 )   PDF (6426KB) ( 330 )   收藏
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    【目的】奶牛乳房炎是奶牛养殖业中最为常见,同时也是带来经济损失最为严重的疾病之一,其主要病因是细菌感染。奶牛乳腺的固有免疫是抵抗病原菌入侵的第一道防线。NOD2是机体固有免疫模式识别受体核苷酸结合寡聚域(nucleotide-binding oligomerization domain, NOD)蛋白家族中的重要一员,通过识别其特异性配体胞壁酰二肽(muramyl dipeptide, MDP)——一种广泛存在于革兰氏阳性菌和革兰氏阴性菌细胞壁中的成分,而参与抵抗多种病原菌入侵。奶牛乳腺上皮细胞(bovine mammary epithelial cells, BMEC)除泌乳以外,还是奶牛乳腺的免疫屏障。本试验欲探究MDP对BMEC体外生长状态及胞内NOD2表达量的影响。【方法】选取健康泌乳中期荷斯坦奶牛乳腺腺泡为组织原材料,采用胶原酶Ⅰ消化法结合梯度浓度胰蛋白酶纯化法分离BMEC;使用上皮细胞特异性表达的角蛋白-18(cytokeratin-18,CK-18)及成纤维细胞特异性表达的波形蛋白(Vimentin)抗体,通过免疫荧光技术对纯化后获得的细胞进行鉴定;将BMEC设为6个处理组,分别添加浓度为0(空白对照组)、1、5、10、15及20 μg·mL-1的MDP,24 h后显微镜下观察细胞状态,同时提取细胞RNA并反转录为cDNA,采用实时荧光定量PCR方法检测BMEC中NOD2的表达量。【结果】(1)胶原酶Ⅰ消化法结合梯度浓度胰蛋白酶纯化法分离得到的细胞CK-18免疫荧光结果为阳性,而Vimentin反应为阴性;细胞生长状态良好。(2)空白对照组、1、5及10 μg·mL-1 MDP刺激组的BMEC生长状态良好,无任何肉眼可见变化;15 μg·mL-1 MDP刺激组可见少量的BMEC脱落;而20 μg·mL-1 MDP刺激组可见大量BMEC脱落,漂浮,且即使仍贴壁的细胞,其形态也发生了变化。(3)与空白对照组相比,各刺激组细胞NOD2 mRNA的表达量与MDP的刺激浓度呈正相关,即刺激时间为24 h时,随着MDP浓度的增加,BMEC中NOD2受体mRNA的表达量逐渐增加(P < 0.05)。【结论】成功获得了纯度较好的BMEC,该细胞生长状态良好,可以用于后续试验;虽然BMEC中NOD2受体mRNA的表达量与MDP的刺激浓度呈正相关,但在保持BMEC生长状态正常的前提下,MDP体外刺激浓度应控制在10 μg·mL-1以下。这些结果提示我们:当病原菌入侵乳腺时,BMEC可以通过NOD2受体途径参与免疫防御反应,但这种防御能力受细菌数量或毒力强度的影响。即在一定的细菌数量或毒力范围内,随着细菌数量的增加或毒力的增强,奶牛乳腺的免疫防御反应也增强,进而清除外来病原菌;而当细菌数量或毒力强度超过一定范围时,乳腺组织受到严重损伤,免疫防御屏障也随之崩溃,奶牛乳腺局部甚至全身将呈现出明显的临床症状。
    研究简报
    大豆紫色酸性磷酸酶基因GmPAP4启动子结构与活性分析
    孔佑宾,李喜焕,张彩英
    中国农业科学. 2017, 50(3):  582-590.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2017.03.017
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    【目的】克隆GmPAP4启动子(PAP4-pro),并分析其表达特性,为进一步研究其作用机制奠定基础。【方法】依据GmPAP4 cDNA序列(GenBank No. HQ162477),通过比对大豆参考基因组,设计特异引物,克隆GmPAP4启动子序列,通过PLACE与PlantCARE在线生物信息学数据库预测该启动子相关调控元件。构建GmPAP4启动子驱动GUS表达载体(PAP4-pro-GUS)并转化根癌农杆菌GV3101;通过Floral dip法将PAP4-pro-GUS转化拟南芥,利用卡那霉素(Kan)抗性筛选和特异引物的PCR鉴定,最终获得T3转基因拟南芥。通过对T3转基因拟南芥不同组织GUS染色,分析启动子的组织表达特性,将T3转基因拟南芥通过适磷和植酸磷处理,20 d后,取其根部进行GUS活性和表达分析,研究启动子对不同磷环境的响应。【结果】克隆了GmPAP4上游启动子序列,通过PLACE与PlantCARE在线生物信息学数据库预测显示,GmPAP4启动子除含有启动子核心的调控元件外,还含有(1)组织特异调控元件:as1(根系特异表达调控元件)和Skn-1_motif(胚乳特异表达调控元件);(2)应答元件:TC-rich repeats(逆境胁迫反应调控元件)和Box-W3(真菌应答相关调控元件);(3)结合位点:MBS(MYB转录因子的结合位点)等。不同组织GUS染色结果显示,转基因拟南芥整个根系GUS染色较深,茎、叶中仅微管组织有较明显GUS染色,花瓣微管组织中也能观察到微弱GUS染色。定量PCR结果显示,植酸磷处理条件下转基因拟南芥根系GUS表达比适磷处理提高了1.3倍(P<0.05);同时GUS活性测定显示,与适磷处理相比,植酸磷处理条件下转基因拟南芥根系GUS活性提高了1.9倍(P<0.05)。【结论】获得大豆GmPAP4启动子,通过不同组织GUS染色和不同磷环境GUS表达分析显示该启动子主要在根部且受低磷信号诱导表达,为诱导型启动子。
    球孢白僵菌对葱蝇成虫血淋巴蛋白质及游离氨基酸的影响
    张慧,吴圣勇,王晓青,雷仲仁
    中国农业科学. 2017, 50(3):  591-598.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2017.03.018
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    【目的】球孢白僵菌(Beauveria bassiana)是一种重要的昆虫病原真菌,在毁灭性害虫葱蝇(Delia antiqua)的防治上具有重大潜力。论文旨在明确球孢白僵菌侵染葱蝇成虫后,血淋巴中蛋白质和游离氨基酸的变化及其致病的关系,揭示球孢白僵菌对葱蝇的生理调控机制。【方法】基于球孢白僵菌对葱蝇成虫的室内生物测定的研究基础,使用菌株GZGY-1-3,采用点滴法,用浓度为1×108个孢子/mL的孢子悬浮液处理葱蝇初羽化成虫,采用BCA法及高效液相色谱——串联质谱法(HPLC-MS/MS)测定球孢白僵菌侵染不同时间(12、24、36、48、60和72 h)后,侵染组与对照组葱蝇成虫血淋巴中蛋白质总量及20种游离氨基酸含量;分析不同处理时间蛋白质和游离氨基酸总量和重要氨基酸的含量变化。【结果】球孢白僵菌侵染12—36 h,侵染组与对照组血淋巴蛋白浓度变化趋势相近,均呈先下降后小幅度上升趋势。但侵染组血淋巴中蛋白含量高于对照组,侵染24 h后,侵染组血淋巴内蛋白质是对照组的1.20倍;侵染48 h后,侵染组中蛋白含量下降到最低,仅为对照组的0.83倍。侵染60—72 h,血淋巴蛋白含量升高。葱蝇成虫血淋巴中共检测出20种游离氨基酸。侵染12—36 h,葱蝇成虫血淋巴中游离氨基酸总量下降;侵染36 h,游离氨基酸总量下降到最低,仅为对照组的0.63倍;侵染48—60 h,游离氨基酸总量持续上升;侵染60 h后,游离氨基酸总量上升到最高,为对照组的2.01倍;感染72 h,游离氨基酸总量下降。侵染后,血淋巴内游离氨基酸种类没有变化,各种游离氨基酸的含量波动差异较大。球孢白僵菌对血淋巴重要氨基酸的含量变化有显著影响。【结论】球孢白僵菌的侵染引起葱蝇成虫血淋巴中蛋白质和游离氨基酸的一系列变化,严重阻碍了葱蝇成虫的正常生理活动,在葱蝇生物防治中具有应用潜力。